DE102019126476A1 - MULTIPLE PHOTON CHIP LIDAR SYSTEM ARCHITECTURE - Google Patents

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Timothy J. Talty
Michael Mulqueen
Richard Kremer
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Abstract

Ein Fahrzeug, ein Lidarsystem und ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts wird offenbart. Das Lidar-System beinhaltet einen ersten photonischen Chip, einen zweiten photonischen Chip, einen Spiegel und einen Prozessor. Der erste photonische Chip erzeugt einen ersten gesendeten Lichtstrahl, und der zweite photonische Chip erzeugt einen zweiten gesendeten Lichtstrahl. Der Spiegel lenkt den ersten gesendeten Lichtstrahl über ein erstes Sichtfeld und den zweiten gesendeten Lichtstrahl über ein zweites Sichtfeld, wobei sich ein Objekt in mindestens einem der ersten und zweiten Sichtfelder befindet. Der Prozessor bestimmt einen Parameter des Objekts aus mindestens einer ersten Reflexion aus dem ersten Sichtfeld und einer zweiten Reflexion aus dem zweiten Sichtfeld. Ein Navigationssystem kann verwendet werden, um das Fahrzeug in Bezug auf das Objekt basierend auf dem Parameter des Objekts zu navigieren.A vehicle, a lidar system and a method for detecting an object is disclosed. The lidar system includes a first photonic chip, a second photonic chip, a mirror and a processor. The first photonic chip generates a first transmitted light beam and the second photonic chip generates a second transmitted light beam. The mirror directs the first transmitted light beam over a first field of view and the second transmitted light beam over a second field of view, an object being located in at least one of the first and second fields of view. The processor determines a parameter of the object from at least a first reflection from the first field of view and a second reflection from the second field of view. A navigation system can be used to navigate the vehicle with respect to the object based on the parameter of the object.

Description

QUERVERWEIS AUF DIE ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 2. Oktober 2018 eingereichten U.S. Provisional Application Serial No. 62/740,136 , deren Inhalt durch Verweis hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.This application claims priority from those filed on October 2, 2018 US Provisional Application Serial No. 62 / 740,136 , the content of which is incorporated by reference herein in its entirety.

EINFÜHRUNGINTRODUCTION

Die Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Erfassen eines Objekts und insbesondere auf die Verwendung mehrerer photonischer Chips in einem einzigen Li darsystem .The disclosure relates to systems and methods for sensing an object, and more particularly to the use of multiple photonic chips in a single Li system.

Ein Fahrzeug kann ein Objekt in seiner Umgebung mit Hilfe eines Lidarsystems erfassen. Ein Lidar-System kann einen photonischen Chip mit einem Laser beinhalten. Das Laserlicht wird vom photonischen Chip gesendet und von einem Objekt reflektiert. Unterschiede zwischen dem Gesendetes Licht gesendeten Licht und dem reflektierten Licht werden genutzt, um verschiedene Parameter des Objekts zu bestimmen, wie z.B. Reichweite, Azimut, Höhe und Geschwindigkeit. Ein rotierender Spiegel wird verwendet, um das gesendete Laserlicht über ein ausgewähltes Sichtfeld zu scannen und reflektiertes Licht an den photonischen Chip zurückzugeben. Daher wird das Sichtfeld für das Lidarsystem durch den Schwingungsbereich des Spiegels begrenzt. Um die Wirksamkeit des Lidar-Systems zu verbessern, ist es wünschenswert, ein Sichtfeld so weit wie möglich zu erweitern.A vehicle can detect an object in its environment using a lidar system. A lidar system can include a photonic chip with a laser. The laser light is sent by the photonic chip and reflected by an object. Differences between the transmitted light and the reflected light are used to determine various parameters of the object, such as Range, azimuth, altitude and speed. A rotating mirror is used to scan the transmitted laser light over a selected field of view and return reflected light to the photonic chip. The field of view for the lidar system is therefore limited by the oscillation range of the mirror. In order to improve the effectiveness of the lidar system, it is desirable to expand a field of vision as much as possible.

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

In einer exemplarischen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Richten eines ersten gesendeten Lichtstrahls von einem ersten photonischen Chip über ein erstes Sichtfeld über einen Spiegel, das Richten eines zweiten gesendeten Lichtstrahls von einem zweiten photonischen Chip über ein zweites Sichtfeld über den Spiegel, wobei sich das Objekt in mindestens einem aus der Gruppe von erstem Sichtfeld und zweitem Sichtfeld befindet, und das Bestimmen eines Parameters des Objekts aus mindestens einer ersten Reflexion, die sich auf den ersten gesendeten Lichtstrahl aus dem ersten Sichtfeld bezieht, und einer zweiten Reflexion, die sich auf den zweiten gesendeten Lichtstrahl aus dem zweiten Sichtfeld bezieht.In an exemplary embodiment, a method of capturing an object is disclosed. The method includes directing a first transmitted light beam from a first photonic chip over a first field of view via a mirror, directing a second transmitted light beam from a second photonic chip over a second field of view over the mirror, the object being in at least one of the Group of the first field of view and the second field of view, and determining a parameter of the object from at least a first reflection, which relates to the first transmitted light beam from the first field of view, and a second reflection, which relates to the second transmitted light beam from the second Field of view.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale beinhaltet das Verfahren ferner das Empfangen der ersten Reflexion über den Spiegel an dem ersten photonischen Chip und das Empfangen der zweiten Reflexion über den Spiegel an dem zweiten photonischen Chip. Das Verfahren beinhaltet ferner das Oszillieren des Spiegels, um den ersten gesendeten Lichtstrahl über das erste Sichtfeld und den zweiten gesendeten Lichtstrahl über das zweite Sichtfeld abzutasten. Das Verfahren beinhaltet ferner das Drehen des Spiegels in Bezug auf zwei Achsen. Der erste gesendete Lichtstrahl wird in einem ersten Einfallswinkel auf den Spiegel und der zweite gesendete Lichtstrahl in einem zweiten Einfallswinkel auf den Spiegel gerichtet. In verschiedenen Ausführungsformen unterscheidet sich das erste Sichtfeld vom zweiten Sichtfeld. Das Verfahren beinhaltet ferner das Navigieren eines Fahrzeugs in Bezug auf das Objekt basierend auf dem Parameter des Objekts.In addition to one or more of the features described herein, the method further includes receiving the first reflection from the mirror on the first photonic chip and receiving the second reflection from the mirror on the second photonic chip. The method further includes oscillating the mirror to scan the first transmitted light beam across the first field of view and the second transmitted light beam across the second field of view. The method also includes rotating the mirror with respect to two axes. The first transmitted light beam is directed at the mirror at a first angle of incidence and the second transmitted light beam is directed at the mirror at a second angle of incidence. In various embodiments, the first field of view differs from the second field of view. The method further includes navigating a vehicle with respect to the object based on the parameter of the object.

In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform wird ein Lidarsystem offenbart. Das Lidar-System beinhaltet einen ersten photonischen Chip, einen zweiten photonischen Chip, einen Spiegel und einen Prozessor. Der erste photonische Chip erzeugt einen ersten gesendeten Lichtstrahl, und der zweite photonische Chip erzeugt einen zweiten gesendeten Lichtstrahl. Der Spiegel empfängt den ersten gesendeten Lichtstrahl und den zweiten gesendeten Lichtstrahl und leitet den ersten gesendeten Lichtstrahl über ein erstes Sichtfeld und den zweiten gesendeten Lichtstrahl über ein zweites Sichtfeld, wobei sich ein Objekt in mindestens einem aus der Gruppe von erstem Sichtfeld und zweiten Sichtfeld befindet. Der Prozessor bestimmt einen Parameter des Objekts aus mindestens einer ersten Reflexion, die sich auf das erste gesendete Licht aus dem ersten Sichtfeld bezieht, und einer zweiten Reflexion, die sich auf den zweiten gesendeten Lichtstrahl aus dem zweiten Sichtfeld bezieht.In a further exemplary embodiment, a lidar system is disclosed. The lidar system includes a first photonic chip, a second photonic chip, a mirror and a processor. The first photonic chip generates a first transmitted light beam and the second photonic chip generates a second transmitted light beam. The mirror receives the first transmitted light beam and the second transmitted light beam and guides the first transmitted light beam over a first field of view and the second transmitted light beam over a second field of view, wherein an object is located in at least one of the group of first field of view and second field of view. The processor determines a parameter of the object from at least a first reflection, which relates to the first transmitted light from the first field of view, and a second reflection, which relates to the second transmitted light beam from the second field of view.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale lenkt der Spiegel die erste Reflexion auf den ersten photonischen Chip und die zweite Reflexion auf den zweiten photonischen Chip. Der Spiegel ist eingerichtet, um zu schwingen, um den ersten gesendeten Lichtstrahl über das erste Sichtfeld und den zweiten gesendeten Lichtstrahl über das zweite Sichtfeld zu scannen. Der Spiegel kann Bestandteil eines mikroelektromechanischen (MEMS) Scanners sein und in Bezug auf zwei Achsen drehbar. Der erste gesendete Lichtstrahl wird in einem ersten Einfallswinkel auf den Spiegel und der zweite gesendete Lichtstrahl in einem zweiten Einfallswinkel auf den Spiegel gerichtet. In verschiedenen Ausführungsformen unterscheidet sich das erste Sichtfeld vom zweiten Sichtfeld. Das Lidar-System beinhaltet ferner ein Navigationssystem, das eingerichtet ist, um ein Fahrzeug in Bezug auf das Objekt basierend auf dem Parameter des Objekts zu navigieren.In addition to one or more of the features described herein, the mirror directs the first reflection onto the first photonic chip and the second reflection onto the second photonic chip. The mirror is arranged to oscillate in order to scan the first transmitted light beam over the first field of view and the second transmitted light beam over the second field of view. The mirror can be part of a microelectromechanical (MEMS) scanner and rotatable in relation to two axes. The first transmitted light beam is directed at the mirror at a first angle of incidence and the second transmitted light beam is directed at the mirror at a second angle of incidence. In various embodiments, the first field of view differs from the second field of view. The lidar system further includes a navigation system configured to navigate a vehicle with respect to the object based on the parameter of the object.

In noch einer weiteren exemplarischen Ausführungsform wird ein Fahrzeug offenbart. Das Fahrzeug beinhaltet ein Lidar-System, einen Prozessor und ein Navigationssystem. Das Lidar-System beinhaltet einen ersten photonischen Chip, einen zweiten photonischen Chip und einen Spiegel. Der erste photonische Chip ist eingerichtet, um einen ersten gesendeten Lichtstrahl zu erzeugen, und der zweite photonische Chip ist eingerichtet, um einen zweiten gesendeten Lichtstrahl zu erzeugen. Der Spiegel empfängt den ersten gesendeten Lichtstrahl und den zweiten gesendeten Lichtstrahl und leitet den ersten gesendeten Lichtstrahl über ein erstes Sichtfeld und den zweiten gesendeten Lichtstrahl über ein zweites Sichtfeld, wobei sich ein Objekt in mindestens einem der ersten Sichtfelder und dem zweiten Sichtfeld befindet. Der Prozessor bestimmt einen Parameter des Objekts aus mindestens einer ersten Reflexion, die sich auf den ersten gesendeten Lichtstrahl aus dem ersten Sichtfeld bezieht, und einer zweiten Reflexion, die sich auf den zweiten gesendeten Lichtstrahl aus dem zweiten Sichtfeld bezieht. Das Navigationssystem navigiert das Fahrzeug in Bezug auf das Objekt basierend auf dem Parameter des Objekts. In yet another exemplary embodiment, a vehicle is disclosed. The vehicle includes a lidar system, a processor and a navigation system. The lidar system includes a first photonic chip, a second photonic chip and a mirror. The first photonic chip is configured to generate a first transmitted light beam, and the second photonic chip is configured to generate a second transmitted light beam. The mirror receives the first transmitted light beam and the second transmitted light beam and guides the first transmitted light beam over a first field of view and the second transmitted light beam over a second field of view, wherein an object is located in at least one of the first fields of view and the second field of view. The processor determines a parameter of the object from at least a first reflection that relates to the first transmitted light beam from the first field of view and a second reflection that relates to the second transmitted light beam from the second field of view. The navigation system navigates the vehicle with respect to the object based on the parameter of the object.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale lenkt der Spiegel die erste Reflexion auf den ersten photonischen Chip und die zweite Reflexion auf den zweiten photonischen Chip. Der Spiegel ist eingerichtet, um zu oszillieren, um den ersten gesendeten Lichtstrahl über das erste Sichtfeld und den zweiten gesendeten Lichtstrahl über das zweite Sichtfeld zu scannen. Der Spiegel kann Bestandteil eines mikroelektromechanischen (MEMS) Scanners sein und sich in Bezug zu zwei Achsen drehen. Der erste gesendete Lichtstrahl wird in einem ersten Einfallswinkel auf den Spiegel und der zweite gesendete Lichtstrahl in einem zweiten Einfallswinkel auf den Spiegel gerichtet. In verschiedenen Ausführungsformen unterscheidet sich das erste Sichtfeld vom zweiten Sichtfeld.In addition to one or more of the features described herein, the mirror directs the first reflection onto the first photonic chip and the second reflection onto the second photonic chip. The mirror is arranged to oscillate in order to scan the first transmitted light beam over the first field of view and the second transmitted light beam over the second field of view. The mirror can be part of a microelectromechanical (MEMS) scanner and rotate in relation to two axes. The first transmitted light beam is directed at the mirror at a first angle of incidence and the second transmitted light beam is directed at the mirror at a second angle of incidence. In various embodiments, the first field of view differs from the second field of view.

Die vorgenannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren.The aforementioned features and advantages as well as further features and advantages of the disclosure result from the following detailed description in connection with the attached figures.

FigurenlisteFigure list

Weitere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen exemplarisch nur in der folgenden Detailbeschreibung, die sich auf die Figuren bezieht:

  • 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Fahrzeug, das für den Einsatz mit einem Lidarsystem geeignet ist;
  • 2 zeigt eine detaillierte Darstellung eines exemplarischen Lidarsystems, das für die Verwendung mit dem Fahrzeug aus 1 geeignet ist;
  • 3 zeigt eine Seitenansicht des Lidarsystems aus 2;
  • 4 zeigt einen alternativen photonischen Chip, der mit dem Lidar-System anstelle des photonischen Chips von 2 verwendet werden kann;
  • 5 zeigt einen weiteren alternativen photonischen Chip, der anstelle des photonischen Chips von 2 verwendet werden kann;
  • 6 zeigt eine verjüngte Distributed Bragg Reflection (DBR) Laserdiode;
  • 7 zeigt Details eines Master Oscillator Power Amplifier (MOPA) in einer Ausführungsform;
  • 8 zeigt einen optischen Frequenzschieber mit einem integrierten Dual I&Q Mach-Zehnder Modulator (MZM);
  • 9 zeigt einen optischen Frequenzschieber in einer alternativen Ausführungsform;
  • 10 zeigt eine alternative Konfiguration von Freiraumoptik und MEMS-Scanner zur Verwendung mit dem Lidar-System von 2;
  • 11 zeigt eine alternative Konfiguration von Freiraumoptik und MEMS-Scanner zur Verwendung mit dem Lidar-System von 2;
  • 12 zeigt ein mehrfach photonisches Chip-Lidarsystem 1200.
  • 13 zeigt ein Gesamtsichtfeld 1300 und das Scanmuster ergibt sich aus der Verwendung des mehrfach photonischen Chip-Lidarsystems 1200 aus 12.
Further features, advantages and details only appear in the following detailed description, which refers to the figures:
  • 1 shows a top view of a vehicle suitable for use with a lidar system;
  • 2nd shows a detailed illustration of an exemplary lidar system that is designed for use with the vehicle 1 suitable is;
  • 3rd shows a side view of the lidar system 2nd ;
  • 4th shows an alternative photonic chip using the lidar system instead of the photonic chip of FIG 2nd can be used;
  • 5 shows another alternative photonic chip which is used instead of the photonic chip of 2nd can be used;
  • 6 shows a tapered distributed Bragg Reflection (DBR) laser diode;
  • 7 shows details of a Master Oscillator Power Amplifier (MOPA) in one embodiment;
  • 8th shows an optical frequency shifter with an integrated Dual I&Q Mach-Zehnder modulator (MZM);
  • 9 shows an optical frequency shifter in an alternative embodiment;
  • 10th shows an alternative configuration of free space optics and MEMS scanner for use with the lidar system of 2nd ;
  • 11 shows an alternative configuration of free space optics and MEMS scanner for use with the lidar system of 2nd ;
  • 12th shows a multi-photonic chip lidar system 1200 .
  • 13 shows an overall field of view 1300 and the scan pattern results from the use of the multi-photonic chip lidar system 1200 out 12th .

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendung nicht einschränken. Es ist zu verstehen, dass in den Figuren entsprechende Bezugszeichen gleichartige oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.The following description is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present disclosure, its application, or use. It is to be understood that corresponding reference symbols in the figures indicate similar or corresponding parts and features.

Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform zeigt 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug 100, das für die Verwendung mit einem Lidarsystem 200 aus 2 geeignet ist. Das Lidar-System 200 erzeugt einen gesendeten Lichtstrahl 102, der auf ein Objekt 110 gerichtet ist. Das Objekt 110 kann jedes beliebige Objekt außerhalb des Fahrzeugs 100 sein, wie z.B. ein anderes Fahrzeug, ein Fußgänger, ein Telefonmast, etc. Der reflektierte Lichtstrahl 104, der durch die Wechselwirkung zwischen dem Objekt 110 und dem gesendeten Lichtstrahl 102 entsteht, wird am Lidar-System 200 zurück empfangen. Ein Prozessor 106 steuert verschiedene Funktionen des Lidar-Systems 200, wie z.B. das Steuern einer Lichtquelle des Lidar-Systems 200, etc. Der Prozessor 106 empfängt ferner Daten vom Lidar-System 200 bezüglich der Unterschiede zwischen dem gesendeten Lichtstrahl 102 und dem reflektierten Lichtstrahl 104 und bestimmt aus diesen Daten verschiedene Parameter des Objekts 110. Die verschiedenen Parameter können eine Entfernung oder Reichweite des Objekts 110, Azimutposition, Höhe, Doppler (Geschwindigkeit) des Objekts usw. beinhalten. Das Fahrzeug 100 kann ferner ein Navigationssystem 108 beinhalten, das diese Parameter verwendet, um das Fahrzeug 100 in Bezug auf das Objekt 110 zu navigieren, um den Kontakt mit dem Objekt 110 zu vermeiden. Obwohl in Bezug auf das Fahrzeug 100 besprochen, kann das Lidar-System 200 mit anderen Geräten in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden, einschließlich Fahrwerksregelungen und Vorwärts- oder Vorkonditionierungsfahrzeug für raue Straßen.According to an exemplary embodiment, shows 1 a top view of a vehicle 100 that is for use with a lidar system 200 out 2nd suitable is. The lidar system 200 generates a transmitted light beam 102 pointing to an object 110 is directed. The object 110 can be any object outside the vehicle 100 such as another vehicle, a pedestrian, a telephone pole, etc. The reflected light beam 104 caused by the interaction between the object 110 and the transmitted light beam 102 is created on the lidar system 200 received back. A processor 106 controls various functions of the lidar system 200 , such as controlling one Lidar system light source 200 , etc. The processor 106 also receives data from the Lidar system 200 regarding the differences between the transmitted light beam 102 and the reflected light beam 104 and determines various parameters of the object from this data 110 . The various parameters can be a distance or range of the object 110 , Azimuth position, altitude, Doppler (speed) of the object, etc. The vehicle 100 can also be a navigation system 108 involve using these parameters to the vehicle 100 in relation to the object 110 to navigate to the contact with the object 110 to avoid. Although in relation to the vehicle 100 discussed, the lidar system 200 can be used with other devices in various embodiments, including undercarriage controls and forward or preconditioning vehicle for rough roads.

2 zeigt eine detaillierte Darstellung eines exemplarischen Lidarsystems 200, das für die Verwendung mit dem Fahrzeug von 1 geeignet ist. Das Lidar-System 200 beinhaltet eine Integrationsplattform 240, die eine Siliziumplattform sein kann, und verschiedene befestigte Komponenten. Auf der Integrationsplattform 240 sind ein photonischer Chip 202, eine Freiraumoptik 204 und ein mikroelektromechanischer (MEMS) Scanner 206 angeordnet. 2nd shows a detailed representation of an exemplary lidar system 200 designed for use with the vehicle of 1 suitable is. The lidar system 200 includes an integration platform 240 , which can be a silicon platform, and various attached components. On the integration platform 240 are a photonic chip 202 , a free space look 204 and a microelectromechanical (MEMS) scanner 206 arranged.

In verschiedenen Ausführungsformen ist der photonische Chip 202 Teil eines Scanning Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) Lidar. Der photonische Chip 202 kann ein siliziumhaltiger photonischer Chip in verschiedenen Ausführungsformen sein. Der photonische Chip 202 kann eine Lichtquelle, einen Hohlleiter und mindestens einen Photodetektor beinhalten. In einer Ausführungsform beinhaltet der photonische Chip 202 eine Lichtquelle, wie beispielsweise einen Laser 210, einen ersten Hohlleiter 212 (hierin auch als lokaler Oszillatorhohlleiter bezeichnet), einen zweiten Hohlleiter 214 (hierin auch als Rücklaufsignalhohlleiter bezeichnet) und einen Satz von Photodetektoren 216a und 216b. Der photonische Chip 202 beinhaltet weiterhin einen oder mehrere Kantenkoppler 218, 220 zum Steuern der Lichteinkopplung in zugehörige Hohlleiter. Die Kantenkoppler können Punktgrößenwandler, Gitter oder jede andere geeignete Vorrichtung zum Übergang von Licht zwischen Freiraumausbreitung und Ausbreitung in einem Hohlleiter sein. An einer ausgewählten Stelle nähern sich der erste Hohlleiter 212 und der zweite Hohlleiter 214 einander an, um einen Multimode Interferenz (MMI)-Koppler 226 zu bilden.In various embodiments, the photonic chip 202 Part of a Scanning Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) lidar. The photonic chip 202 can be a silicon-containing photonic chip in various embodiments. The photonic chip 202 can include a light source, a waveguide and at least one photodetector. In one embodiment, the photonic chip includes 202 a light source, such as a laser 210 , a first waveguide 212 (also referred to herein as a local oscillator waveguide), a second waveguide 214 (also referred to herein as a return signal waveguide) and a set of photodetectors 216a and 216b . The photonic chip 202 also includes one or more edge couplers 218 , 220 for controlling the light coupling into the associated waveguide. The edge couplers can be point size converters, gratings or any other suitable device for the transition of light between free space propagation and propagation in a waveguide. The first waveguide approaches at a selected point 212 and the second waveguide 214 each other to a multimode interference (MMI) coupler 226 to build.

Der Laser 210 ist ein integrierter Bestandteil des photonischen Chips 202. Der Laser 210 kann jeder Einzelfrequenzlaser sein, der frequenzmoduliert werden kann und Licht mit einer ausgewählten Wellenlänge erzeugen kann, wie beispielsweise einer Wellenlänge, die für das menschliche Auge als sicher gilt (z.B. 1550 Nanometer (nm)). Der Laser 210 beinhaltet eine vordere Facette 210a und eine hintere Facette 210b. Ein Großteil der Energie des Lasers 210 wird über die vordere Facette 210a und eine erste Öffnung 222 (Transmissionsöffnung) des photonischen Chips 202 in den freien Raum gesendet. Ein relativ kleiner Prozentsatz der Energie aus dem Laser, auch Leckageenergie genannt, verlässt den Laser 210 über die hintere Facette 210b und wird in den ersten Hohlleiter 212 geleitet.The laser 210 is an integral part of the photonic chip 202 . The laser 210 can be any single frequency laser that can be frequency modulated and can produce light at a selected wavelength, such as a wavelength that is considered safe for the human eye (eg, 1550 nanometers (nm)). The laser 210 includes a front facet 210a and a back facet 210b . Much of the energy of the laser 210 is about the front facet 210a and a first opening 222 (Transmission opening) of the photonic chip 202 sent into free space. A relatively small percentage of the energy from the laser, also known as leakage energy, leaves the laser 210 about the back facet 210b and is in the first waveguide 212 headed.

Die als lokaler Oszillatorstrahl verwendete Leckageenergie kann variieren und somit die Messungen in Bezug auf den Parameter des Objekts 110 beeinflussen. Um die Leistung des lokalen Oszillatorstrahls zu steuern, kann ein variables Dämpfungsglied im Lichtweg des lokalen Oszillatorhohlleiters verwendet werden. Wenn die Leistung des lokalen Oszillatorstrahls einen ausgewählten Leistungsschwellenwert überschreitet, kann das Dämpfungsglied aktiviert werden, um den lokalen Oszillatorstrahl zu begrenzen. Alternativ kann am Laser 210 eine Steuerspannung verwendet werden, um die Verstärkung des Lasers 210 an der hinteren Facette 210b des Lasers zu steuern. Die Steuerspannung kann verwendet werden, um die Strahlung oder Leckageenergie an der hinteren Facette 210b zu erhöhen oder zu verringern.The leakage energy used as the local oscillator beam can vary, and thus the measurements related to the parameter of the object 110 influence. In order to control the power of the local oscillator beam, a variable attenuator in the light path of the local oscillator waveguide can be used. When the power of the local oscillator beam exceeds a selected power threshold, the attenuator can be activated to limit the local oscillator beam. Alternatively, the laser 210 a control voltage can be used to amplify the laser 210 on the back facet 210b to control the laser. The control voltage can be used to measure the radiation or leakage energy on the rear facet 210b to increase or decrease.

Der erste Hohlleiter 212 stellt einen optischen Weg zwischen der hinteren Facette 210b des Lasers 210 und den Photodetektoren 216a, 216b zur Verfügung. Ein Ende des ersten Hohlleiters 212 ist über den ersten Kantenkoppler 218 mit der hinteren Facette 210b des Lasers 210 gekoppelt. Die Leckageenergie aus der hinteren Facette 210b wird über den ersten Kantenkoppler 218 in den ersten Hohlleiter 212 geleitet.The first waveguide 212 provides an optical path between the back facet 210b of the laser 210 and the photodetectors 216a , 216b to disposal. One end of the first waveguide 212 is over the first edge coupler 218 with the back facet 210b of the laser 210 coupled. The leakage energy from the back facet 210b is over the first edge coupler 218 in the first waveguide 212 headed.

Der zweite Hohlleiter 214 stellt einen optischen Weg zwischen einer zweiten Apertur 224, auch Empfängerapertur genannt, des photonischen Chips 202 und den Photodetektoren 216a, 216b zur Verfügung. Der zweite Kantenkoppler 220 an der zweiten Öffnung 224 fokussiert den einfallenden reflektierten Lichtstrahl 104 in den zweiten Hohlleiter 214.The second waveguide 214 provides an optical path between a second aperture 224 , also called receiver aperture, of the photonic chip 202 and the photodetectors 216a , 216b to disposal. The second edge coupler 220 at the second opening 224 focuses the incident reflected light beam 104 in the second waveguide 214 .

Der erste Hohlleiter 212 und der zweite Hohlleiter 214 bilden einen Multimode Interferenz (MMI)-Koppler 226 an einer Stelle zwischen ihren jeweiligen Öffnungen (222, 224) und den Photodetektoren (216a, 216b). Licht im ersten Hohlleiter 212 und Licht im zweiten Hohlleiter 214 stören sich gegenseitig am MMI-Koppler 226 und die Ergebnisse der Störung werden an den Photodetektoren 216a und 216b erfasst. Messungen an den Photodetektoren 216a und 216b werden dem Prozessor 106, 1 zur Verfügung gestellt, der verschiedene Eigenschaften des reflektierten Lichtstrahls 104 und damit verschiedene Parameter des Objekts 110 bestimmt, 1. Die Photodetektoren 216a und 216b wandeln das Lichtsignal (d.h. Photonen) in ein elektrisches Signal (d.h. Elektronen) um. Das elektrische Signal erfordert im Allgemeinen eine zusätzliche Signalverarbeitung wie Verstärkung, Umwandlung von einem elektrischen Stromsignal in ein elektrisches Spannungssignal und Umwandlung von einem analogen Signal in ein diskretes digitales Signal, bevor es dem Prozessor 106 bereitgestellt wird.The first waveguide 212 and the second waveguide 214 form a multimode interference (MMI) coupler 226 at a point between their respective openings ( 222 , 224 ) and the photodetectors ( 216a , 216b ). Light in the first waveguide 212 and light in the second waveguide 214 interfere with each other on the MMI coupler 226 and the results of the disturbance are sent to the photodetectors 216a and 216b detected. Measurements on the photodetectors 216a and 216b become the processor 106 , 1 provided the various properties of the reflected light beam 104 and thus various parameters of the object 110 certainly, 1 . The photodetectors 216a and 216b convert the light signal (ie photons) into an electrical signal (ie electrons). The electrical signal generally requires additional signal processing such as amplification, conversion from an electrical current signal to an electrical voltage signal, and conversion from an analog signal to a discrete digital signal before it is sent to the processor 106 provided.

Die Freiraumoptik 204 beinhaltet eine Kollimatorlinse 228, eine Fokussierlinse 230, einen optischen Zirkulator 232 und einen Drehspiegel 234. Die Kollimatorlinse 228 ändert die Krümmung des gesendeten Lichtstrahls 102 von einem divergierenden Strahl (beim Verlassen der vorderen Facette 210a des Lasers 210b in einen kollimierten oder parallelen Lichtstrahl). Der optische Zirkulator 232 steuert eine Richtung des gesendeten Lichtstrahls 102 und des reflektierten Lichtstrahls 104. Der optische Zirkulator 232 lenkt den gesendeten Lichtstrahl 102 ohne Winkelabweichung nach vorne und lenkt den einfallende oder reflektierten Lichtstrahl 104 um einen gewählten Winkel. In verschiedenen Ausführungsformen ist der gewählte Winkel ein 90-Grad-Winkel, aber es kann jeder geeignete Winkel erreicht werden. Der reflektierte Lichtstrahl 104 wird am Drehspiegel 234 auf die Fokussierlinse 230 gerichtet. Die Fokussierlinse 230 verändert die Kurven des reflektierten Lichtstrahls 104 von einem im Wesentlichen parallelen Lichtstrahl in einen konvergierenden Lichtstrahl. Die Fokussierlinse 230 ist in einem Abstand von der zweiten Öffnung 224 angeordnet, der die Konzentration des reflektierten Lichtstrahls 104 auf die zweite Kantenkupplung 220 an der zweiten Öffnung 224 ermöglicht.The open space look 204 includes a collimator lens 228 , a focusing lens 230 , an optical circulator 232 and a rotating mirror 234 . The collimator lens 228 changes the curvature of the transmitted light beam 102 from a diverging beam (when leaving the front facet 210a of the laser 210b into a collimated or parallel light beam). The optical circulator 232 controls a direction of the transmitted light beam 102 and the reflected light beam 104 . The optical circulator 232 directs the transmitted light beam 102 forward without any angular deviation and directs the incident or reflected light beam 104 at a chosen angle. In various embodiments, the selected angle is a 90 degree angle, but any suitable angle can be achieved. The reflected beam of light 104 is on the rotating mirror 234 on the focusing lens 230 directed. The focusing lens 230 changes the curves of the reflected light beam 104 from a substantially parallel light beam to a converging light beam. The focusing lens 230 is at a distance from the second opening 224 arranged of the concentration of the reflected light beam 104 on the second edge coupling 220 at the second opening 224 enables.

Der MEMS-Scanner 206 beinhaltet einen Spiegel 236 zum Abtasten des gesendeten Lichtstrahls 102 über eine Vielzahl von Winkeln. In verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Spiegel 236 um zwei Achsen drehen und so den gesendeten Lichtstrahl 102 über einen ausgewählten Bereich abtasten. In verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die Spiegelachsen eine schnelle Achse mit einem Abtastwinkel von etwa 50 Grad und eine quasistatische langsame Achse mit einem Abtastwinkel von etwa 20 Grad. Der MEMS-Scanner 206 kann den gesendeten Lichtstrahl in eine ausgewählte Richtung lenken und empfängt einen reflektierten Lichtstrahl 104 aus der gewählten Richtung.The MEMS scanner 206 includes a mirror 236 for scanning the transmitted light beam 102 across a variety of angles. In various embodiments, the mirror can 236 rotate around two axes and thus the transmitted light beam 102 scan over a selected area. In various embodiments, the mirror axes include a fast axis with a scan angle of approximately 50 degrees and a quasi-static slow axis with a scan angle of approximately 20 degrees. The MEMS scanner 206 can direct the transmitted light beam in a selected direction and receives a reflected light beam 104 from the chosen direction.

3 zeigt eine Seitenansicht des Lidarsystems 200 aus 2. Die Integrationsplattform 240 beinhaltet den photonischen Chip 202, der auf einer Oberfläche der Integrationsplattform 240 angeordnet ist. Die Integrationsplattform 240 beinhaltet eine Tasche 242, in der ein optischer Submount 244 angeordnet werden kann. Die Freiraumoptik 204 und der MEMS-Scanner 206 können auf dem optischen Submount 244 montiert werden und der optische Submount kann in der Tasche 242 ausgerichtet werden, um die Kollimatorlinse 228 mit der ersten Öffnung 222 des photonischen Chips 202 auszurichten und die Fokussierlinse 230 mit der zweiten Öffnung 224 des photonischen Chips auszurichten. Der optische Submount 244 kann aus einem Material hergestellt werden, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Integrationsplattform 240 entspricht oder im Wesentlichen entspricht, um die Ausrichtung zwischen der Freiraumoptik 204 und dem photonischen Chip 202 aufrechtzuerhalten. Die Integrationsplattform 240 kann mit einer Leiterplatte 246 gekoppelt werden. Die Leiterplatte 246 beinhaltet verschiedene Elektronik für den Betrieb der Komponenten des Lidar-Systems 200, einschließlich der Steuerung des Lasers 210, 2 des photonischen Chips 202, der Steuerung der Schwingungen des Spiegels 236, des Empfangs von Signalen der Photodetektoren 216a und 216b und der Verarbeitung der Signale, um verschiedene Eigenschaften des reflektierten Lichtstrahls 104 zu bestimmen und damit verschiedene Parameter des Objekts 110, 1, die dem reflektierten Lichtstrahl zugeordnet sind, zu bestimmen. 3rd shows a side view of the lidar system 200 out 2nd . The integration platform 240 contains the photonic chip 202 that is on a surface of the integration platform 240 is arranged. The integration platform 240 includes a bag 242 in which an optical submount 244 can be arranged. The open space look 204 and the MEMS scanner 206 can on the optical submount 244 can be mounted and the optical submount can be in the pocket 242 aligned with the collimator lens 228 with the first opening 222 of the photonic chip 202 align and focus lens 230 with the second opening 224 align the photonic chip. The optical submount 244 can be made from a material that has a coefficient of thermal expansion equal to that of the integration platform 240 corresponds or essentially corresponds to the alignment between the open space optics 204 and the photonic chip 202 maintain. The integration platform 240 can with a circuit board 246 be coupled. The circuit board 246 contains various electronics for operating the components of the lidar system 200 , including control of the laser 210 , 2nd of the photonic chip 202 , the control of the vibrations of the mirror 236 , the reception of signals from the photodetectors 216a and 216b and processing the signals to different properties of the reflected light beam 104 to determine and thus different parameters of the object 110 , 1 assigned to the reflected light beam.

Die Verwendung eines optischen Submounts 244 ist eine mögliche Implementierung für eine Ausführungsform der Integrationsplattform 240. In einer weiteren Ausführungsform wird kein optischer Submount 244 verwendet und die Freiraumoptik 204 und der MEMS-Spiegel 236 sind direkt auf der Integrationsplattform 240 angeordnet.The use of an optical submount 244 is a possible implementation for one embodiment of the integration platform 240 . In another embodiment, no optical submount 244 used and the free space optics 204 and the MEMS mirror 236 are directly on the integration platform 240 arranged.

4 zeigt einen alternativen photonischen Chip 400, der mit dem Lidar-System 200 anstelle des photonischen Chips 202 von 2 verwendet werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen ist der photonische Chip 400 Teil eines Scanning Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) Lidar und kann ein Silizium-Photonik-Chip sein. Der photonische Chip 400 beinhaltet eine kohärente Lichtquelle, wie beispielsweise einen Laser 210, der ein integrierter Bestandteil des photonischen Chips 400 ist. Der Laser 210 kann jeder einzelne Frequenzlaser sein, der frequenzmoduliert werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt der Laser 210 Licht mit einer ausgewählten Wellenlänge, wie beispielsweise einer für das menschliche Auge sicheren Wellenlänge (z.B. 1550 Nanometer (nm)). Der Laser beinhaltet eine vordere Facette 210a, aus der ein Großteil der Laserenergie aus dem Laser 210 austritt, und eine hintere Facette 210b, aus der eine Leckageenergie austritt. Die Energie, die aus der hinteren Facette 210b austritt, kann mit einem Photodetektor (nicht dargestellt) gekoppelt werden, um die Leistung des Lasers 210 zu überwachen. Die vordere Facette 210a des Lasers 210 ist über einen lasergesicherten Kantenkoppler 406, der das Licht vom Laser 210 empfängt, mit einem Senderhohlleiter 404 gekoppelt. Der Senderhohlleiter 404 leitet das Licht von der vorderen Facette 210a des Lasers 210a aus dem photonischen Chip 400 über einen Sendekantenkoppler 420 als gesendeten Lichtstrahl 102. 4th shows an alternative photonic chip 400 with the lidar system 200 instead of the photonic chip 202 from 2nd can be used. In various embodiments, the photonic chip 400 Part of a Scanning Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) lidar and can be a silicon photonics chip. The photonic chip 400 includes a coherent light source, such as a laser 210 which is an integral part of the photonic chip 400 is. The laser 210 can be any single frequency laser that can be frequency modulated. In various embodiments, the laser generates 210 Light with a selected wavelength, such as a wavelength safe for the human eye (e.g. 1550 nanometers (nm)). The laser contains a front facet 210a , from which much of the laser energy comes from the laser 210 emerges, and a rear facet 210b , from which leakage energy emerges. The energy coming from the back facet 210b emerges, can be coupled to a photodetector (not shown) to the power of the laser 210 to monitor. The front facet 210a of the laser 210 is via a laser-secured edge coupler 406 that the light from the laser 210 receives, with a transmitter waveguide 404 coupled. The transmitter waveguide 404 directs the light from the front facet 210a of the laser 210a from the photonic chip 400 via a transmit edge coupler 420 as a transmitted light beam 102 .

Ein lokaler Oszillator (LO)-Hohlleiter 408 ist optisch mit dem Sender-Hohlleiter 404 über einen Richtkoppler/Splitter oder einen Multimode-Interferenz (MMI)-Koppler/Splitter 410 gekoppelt, der sich zwischen dem Laser 210 und dem Übertragungs-Kantenkoppler 420 befindet. Der Richtungs- oder MMI-Koppler/Splitter 410 teilt das Licht des Lasers 210 in den sich im Senderhohlleiter 404 weiter ausbreitenden gesendeten Lichtstrahl 102 und einen sich im Lokaloszillatorhohlleiter 408 ausbreitenden Lokaloszillatorstrahl. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teilungsverhältnis von 90% für den gesendeten Lichtstrahl 102 und 10% für den lokalen Oszillatorstrahl betragen. Die Leistung eines lokalen Oszillatorstrahls im lokalen Oszillatorhohlleiter 408 kann durch Verwendung eines variablen Dämpfungsglieds im LO-Hohlleiter 408 oder durch Verwendung einer Steuerspannung am Laser 210 gesteuert werden. Der lokale Oszillatorstrahl ist auf die zwei symmetrischen Photodetektoren 216a, 216b gerichtet, die Strahlmessungen durchführen und die Lichtsignale in elektrische Signale zur Verarbeitung umwandeln.A local oscillator (LO) waveguide 408 is optical with the transmitter waveguide 404 via a directional coupler / splitter or a multimode interference (MMI) coupler / splitter 410 coupled, which is between the laser 210 and the transmission edge coupler 420 located. The directional or MMI coupler / splitter 410 shares the light of the laser 210 in the in the transmitter waveguide 404 further propagating transmitted light beam 102 and one in the local oscillator waveguide 408 propagating local oscillator beam. In various embodiments, a split ratio of 90% can be used for the transmitted light beam 102 and 10% for the local oscillator beam. The power of a local oscillator beam in the local oscillator waveguide 408 can be achieved by using a variable attenuator in the LO waveguide 408 or by using a control voltage on the laser 210 being controlled. The local oscillator beam is on the two symmetrical photodetectors 216a , 216b directed, carry out the beam measurements and convert the light signals into electrical signals for processing.

Der einfallende oder reflektierte Lichtstrahl 104 tritt über den Empfängerhohlleiter 414 über einen Empfänger-Kantenkoppler 422 in den photonischen Chip 400 ein. Der Empfängerhohlleiter 414 lenkt den reflektierten Lichtstrahl 104 vom Empfänger-Kantenkoppler 422 auf den dualsymmetrischen Photodetektor 216a, 216b. Der Empfängerhohlleiter 414 ist optisch mit dem lokalen Oszillatorhohlleiter 408 an einem Richtungs- oder MMI-Koppler/Kombinierer 412 gekoppelt, der sich zwischen dem Empfänger-Kantenkoppler 422 und den Photodetektoren 216a, 216b befindet. Der lokale Oszillatorstrahl und der reflektierte Lichtstrahl 104 interagieren miteinander am Richtungs- oder MMI-Koppler/Kombinierer 412, bevor sie am dualsymmetrischen Photodetektor 216a, 216b empfangen werden. In verschiedenen Ausführungsformen sind der Senderhohlleiter 404, der Lokaloszillatorhohlleiter 408 und der Empfängerhohlleiter 414 optische Fasern. The incident or reflected light beam 104 passes over the receiver waveguide 414 via a receiver edge coupler 422 in the photonic chip 400 a. The receiver waveguide 414 directs the reflected light beam 104 from the receiver edge coupler 422 on the dual symmetrical photodetector 216a , 216b . The receiver waveguide 414 is optical with the local oscillator waveguide 408 on a directional or MMI coupler / combiner 412 coupled, which is between the receiver edge coupler 422 and the photodetectors 216a , 216b located. The local oscillator beam and the reflected light beam 104 interact with each other on the directional or MMI coupler / combiner 412 before working on the dual symmetric photodetector 216a , 216b be received. In various embodiments, the transmitter waveguide 404 , the local oscillator waveguide 408 and the receiver waveguide 414 optical fibers.

5 zeigt einen weiteren alternativen photonischen Chip 500, der anstelle des photonischen Chips 202 aus 2 verwendet werden kann. Der alternative photonische Chip 500 hat ein Design, bei dem der Laser 210 nicht auf dem photonischen Chip 500 integriert ist. Der photonische Chip 500 beinhaltet einen ersten Hohlleiter 502 zur Ausbreitung eines lokalen Oszillatorstrahls innerhalb des photonischen Chips 500 und einen zweiten Hohlleiter 504 zur Ausbreitung eines reflektierten Lichtstrahls 104 innerhalb des photonischen Chips 500. Ein Ende des ersten Hohlleiters 502 ist mit einem ersten Kantenkoppler 506 gekoppelt, der sich an einer ersten Öffnung 508 des photonischen Chips 500 befindet, und der erste Hohlleiter 502 leitet das Signal zu den Photodetektoren 216a und 216b. Ein Ende des zweiten Hohlleiters 504 ist mit einem zweiten Kantenkoppler 510 gekoppelt, der sich an einer zweiten Öffnung 512 befindet, und der zweite Hohlleiter 504 leitet das Signal zu den Photodetektoren 216a, 216b. Der erste Hohlleiter 502 und der zweite Hohlleiter 504 nähern sich einander an einer Stelle zwischen ihren jeweiligen Kantenkopplern 506, 510 und den Photodetektoren 216a, 216b, um einen MMI-Koppler 514 zu bilden, in dem sich der lokale Oszillatorstrahl und der reflektierte Lichtstrahl 104 gegenseitig stören. 5 shows another alternative photonic chip 500 that instead of the photonic chip 202 out 2nd can be used. The alternative photonic chip 500 has a design where the laser 210 not on the photonic chip 500 is integrated. The photonic chip 500 includes a first waveguide 502 to propagate a local oscillator beam within the photonic chip 500 and a second waveguide 504 to spread a reflected light beam 104 inside the photonic chip 500 . One end of the first waveguide 502 is with a first edge coupler 506 coupled, which is at a first opening 508 of the photonic chip 500 and the first waveguide 502 routes the signal to the photodetectors 216a and 216b . One end of the second waveguide 504 is with a second edge coupler 510 coupled, which is at a second opening 512 is located, and the second waveguide 504 routes the signal to the photodetectors 216a , 216b . The first waveguide 502 and the second waveguide 504 approach each other at a point between their respective edge couplers 506 , 510 and the photodetectors 216a , 216b to an MMI coupler 514 form in which the local oscillator beam and the reflected light beam 104 interfere with each other.

Der Laser 210 ist off-chip (d.h. nicht in den photonischen Chip 500 integriert) und ist mit seiner hinteren Facette 210b auf den ersten Kantenkoppler 506 ausgerichtet. Der Laser 210 kann jeder einzelne Frequenzlaser sein, der frequenzmoduliert werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt der Laser 210 Licht mit einer ausgewählten Wellenlänge, wie beispielsweise einer für das menschliche Auge sicheren Wellenlänge (z.B. 1550 Nanometer (nm)). Eine Fokussierlinse 520 ist zwischen der hinteren Facette 210b und der ersten Öffnung 508 angeordnet und fokussiert den Leckagestrahl von der Rückseite 210b auf die erste Kantenkupplung 506, so dass der Leckagestrahl in den ersten Hohlleiter 502 als lokaler Oszillatorstrahl eintritt. Die Leistung eines lokalen Oszillatorstrahls im ersten Hohlleiter 502 kann durch die Verwendung eines variablen Dämpfungsglieds im ersten Hohlleiter 502 oder durch die Verwendung einer Steuerspannung am Laser 210 gesteuert werden. Licht, das über die vordere Facette 210a aus dem Laser 210 austritt, wird als gesendeter Lichtstrahl 102 verwendet und über ein Sichtfeld des Freiraums gerichtet, um von einem Objekt 110, 1 im Sichtfeld reflektiert zu werden. Der reflektierte Lichtstrahl 104 wird am zweiten Kantenkoppler 510 über eine geeignete Freiraumoptik empfangen (nicht dargestellt). The laser 210 is off-chip (ie not in the photonic chip 500 integrated) and is with its rear facet 210b on the first edge coupler 506 aligned. The laser 210 can be any single frequency laser that can be frequency modulated. In various embodiments, the laser generates 210 Light with a selected wavelength, such as a wavelength safe for the human eye (e.g. 1550 nanometers (nm)). A focusing lens 520 is between the back facet 210b and the first opening 508 arranged and focused the leakage jet from the back 210b on the first edge coupling 506 so that the leakage beam in the first waveguide 502 occurs as a local oscillator beam. The power of a local oscillator beam in the first waveguide 502 can by using a variable attenuator in the first waveguide 502 or by using a control voltage on the laser 210 being controlled. Light that shines through the front facet 210a from the laser 210 emerges, is sent as a light beam 102 used and directed across a field of view of the free space to from an object 110 , 1 to be reflected in the field of vision. The reflected beam of light 104 is on the second edge coupler 510 received via suitable free-space optics (not shown).

6 zeigt eine verjüngte Distributed Bragg Reflection (DBR) Laserdiode 600. Die DBR Laserdiode 600 kann als Laser 210 für die photonischen Chips 202, 400 und 500 des Lidar-Systems 200 verwendet werden. Die DBR Laserdiode 600 beinhaltet einen hochreflektierenden DBR-Rückspiegel 602 an einer Rückseite 610b der DBR Laserdiode, einen weniger reflektierenden Frontspiegel 606 an einer Vorderseite 610a der DBR Laserdiode und einen konischen Verstärkungsabschnitt 604 zwischen dem DBR-Rückspiegel 602 und dem Frontspiegel 606. Der DBR-Rückspiegel 602 beinhaltet abwechselnd Bereiche von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Strom oder Energie kann am konischen Verstärkungsabschnitt 604 angelegt werden, um Licht mit einer ausgewählten Wellenlänge zu erzeugen. 6 shows a tapered Distributed Bragg Reflection (DBR) laser diode 600 . The DBR laser diode 600 can be used as a laser 210 for the photonic chips 202 , 400 and 500 of the lidar system 200 be used. The DBR laser diode 600 includes a highly reflective DBR rearview mirror 602 on a back 610b the DBR laser diode, a less reflective front mirror 606 on a front 610a the DBR laser diode and a conical gain section 604 between the DBR rearview mirror 602 and the front mirror 606 . The DBR rearview mirror 602 alternately contains areas of materials with different refractive indices. Current or energy can be on the conical reinforcement section 604 be created to generate light with a selected wavelength.

7 zeigt Details eines Master Oscillator Power Amplifier (MOPA) 700 in einer Ausführungsform. Der MOPA 700 kann als Laser 210 für die photonischen Chips 202, 400 und 500 des Lidar-Systems 200 verwendet werden. 7 shows details of a Master Oscillator Power Amplifier (MOPA) 700 in one embodiment. The MOPA 700 can be used as a laser 210 for the photonic chips 202 , 400 and 500 of the lidar system 200 be used.

Der MOPA 700 beinhaltet einen hochreflektierenden DBR-Rückspiegel 702 an einer hinteren Facette 710b und einen weniger reflektierenden DBR-Frontspiegel 708 an der vorderen Facette 710a. Zwischen dem Rückspiegel 702 und dem Frontspiegel 708 befinden sich ein Phasenabschnitt 704 und ein Verstärkungsabschnitt 706. Der Phasenabschnitt 704 stellt die Modi des Lasers ein und der Verstärkungsabschnitt 706 beinhaltet ein Verstärkungsmedium zur Erzeugung von Licht bei einer ausgewählten Wellenlänge. Das aus dem Frontspiegel 708 austretende Licht durchläuft einen Verstärkerabschnitt 710, der die Lichtintensität erhöht.The MOPA 700 includes a highly reflective DBR rearview mirror 702 on a back facet 710b and a less reflective DBR front mirror 708 on the front facet 710a . Between the rearview mirror 702 and the front mirror 708 there is a phase segment 704 and a reinforcing section 706 . The phase section 704 sets the modes of the laser and the gain section 706 includes an amplification medium for generating light at a selected wavelength. That from the front mirror 708 emerging light passes through an amplifier section 710 that increases the light intensity.

In verschiedenen Ausführungsformen weist der Laser eine Ausgangsleistung von 300 MilliWatt (mW) auf der Vorderseite und eine Ausgangsleistung der Rückseite von etwa 3 mW auf, wobei eine Linienbreite von weniger als etwa 100 Kilohertz (kHz) eingehalten wird. Der MOPA 700 hat zwar ein komplizierteres Design als die DBR-Laserdiode 600, ist aber oft zuverlässiger bei der Erzeugung der erforderlichen optischen Leistung an der Vorderseite, während der Einzelfrequenzbetrieb und der Einzelraumbetrieb erhalten bleiben.In various embodiments, the laser has an output of 300 milliWatts (mW) on the front and an output of the rear of approximately 3 mW, with a line width of less than approximately 100 kilohertz (kHz) being maintained. The MOPA 700 has a more complicated design than the DBR laser diode 600 , but is often more reliable in generating the required optical power at the front while maintaining single frequency operation and single room operation.

8 zeigt einen optischen Frequenzschieber 800 mit einem integrierten Dual I&Q Mach-Zehnder Modulator (MZM) 804. Der optische Frequenzschieber 800 kann verwendet werden, um eine Frequenz oder Wellenlänge eines lokalen Oszillatorstrahls zu ändern, um Mehrdeutigkeiten bei Messungen des reflektierten Lichtstrahls 104 zu reduzieren. Der optische Frequenzschieber 800 beinhaltet einen Eingangshohlleiter 802, der dem MZM 804 Licht mit einer ersten Wellenlänge/Frequenz, im Folgenden auch als Diodenwellenlänge/Frequenz (λD/fD) bezeichnet, liefert. Der optische Frequenzschieber 800 beinhaltet weiterhin einen Ausgangshohlleiter 806, der Licht mit verschobener Wellenlänge/Frequenz (λD-λm/fD+fm) vom MZM 804 empfängt. Am und fm sind die Wellenlängenverschiebung bzw. die Frequenzverschiebung, die dem Licht durch das MZM 804 vermittelt wird. 8th shows an optical frequency shifter 800 with an integrated Dual I&Q Mach-Zehnder modulator (MZM) 804 . The optical frequency shifter 800 can be used to change a frequency or wavelength of a local oscillator beam to avoid ambiguity in measurements of the reflected light beam 104 to reduce. The optical frequency shifter 800 includes an input waveguide 802 , the MZM 804 Provides light with a first wavelength / frequency, hereinafter also referred to as diode wavelength / frequency (λD / fD ). The optical frequency shifter 800 also includes an output waveguide 806 , the light with shifted wavelength / frequency (λ D -λ m / f D + f m ) from the MZM 804 receives. Am and fm are the wavelength shift and the frequency shift, respectively, that the light through the MZM 804 is conveyed.

Beim MZM 804 wird das Licht des Eingangshohlleiters 802 in mehrere Zweige aufgeteilt. In verschiedenen Ausführungsformen gibt es vier Zweige zum MZM 804. Jeder Zweig beinhaltet einen optischen Pfadschieber 808, mit dem die Länge des optischen Pfades vergrößert oder verkleinert und damit die Phasenverzögerung entlang des ausgewählten Zweigs geändert werden kann. Ein ausgewählter optischer Pfadschieber 808 kann ein Heizelement sein, das den Zweig erwärmt, um die Länge des Zweigs aufgrund von thermischer Ausdehnung oder Kontraktion zu vergrößern oder zu verkleinern. Es kann eine Spannung angelegt werden, um den optischen Pfadschieber 808 und damit die Zunahme der Abnahme der Länge des optischen Pfades zu steuern. Somit kann ein Bediener oder Prozessor den Wert der Wellenlängen/Frequenzveränderung (λm/fm) und damit die verschobene Wellenlänge/Frequenz (λD-λm/fD+fm) im Ausgangshohlleiter 806 steuern.At the MZM 804 becomes the light of the input waveguide 802 divided into several branches. In various embodiments, there are four branches to the MZM 804 . Each branch contains an optical path shifter 808 , with which the length of the optical path can be increased or decreased and thus the phase delay along the selected branch can be changed. A selected optical path shifter 808 can be a heating element that heats the branch to increase or decrease the length of the branch due to thermal expansion or contraction. A voltage can be applied to the optical path shifter 808 and thereby control the increase in the decrease in the length of the optical path. An operator or processor can thus determine the value of the wavelength / frequency change (λ m / f m ) and thus the shifted wavelength / frequency (λ D -λ m / f D + f m ) in the output waveguide 806 Taxes.

9 zeigt einen optischen Frequenzschieber 900 in einer alternativen Ausführungsform. Der optische Frequenzschieber 900 beinhaltet einen einzelnen Mach-Zehnder Modulator (MZM) 904 und einen High-Q Ring Resonator Optischen Filter 908. Das einzelne MZM 904 weist zwei Zweige von Hohlleitern auf, die jeweils einen optischen Pfadschieber 910 aufweisen. Ein Eingangshohlleiter 902 leitet das Licht mit einer Betriebswellenlänge/Frequenz in das einzelne MZM 904 (λD/fD), wobei das Licht auf die Zweige des einzelnen MZM 904 verteilt wird. Die optischen Pfadschieber 910 werden aktiviert, um dem Licht eine Änderung der Frequenz/Wellenlänge (λm/fm) zu verleihen. Das Licht des MZM 904 durchläuft den optischen Filter 908 über den Ausgangshohlleiter 906, um die vom einzelnen MZM 904 erzeugten Oberwellen zu reduzieren. In verschiedenen Ausführungsformen hat das über den optischen Filter 908 austretende Licht Wellenlänge/Frequenz (λD-λm/fD+fm). 9 shows an optical frequency shifter 900 in an alternative embodiment. The optical frequency shifter 900 includes a single Mach-Zehnder modulator (MZM) 904 and a high-Q ring resonator optical filter 908 . The single MZM 904 has two branches of waveguides, each with an optical path shifter 910 exhibit. An input waveguide 902 directs the light into the individual MZM with an operating wavelength / frequency 904 (λ D / f D ), the light shining on the branches of the individual MZM 904 is distributed. The optical path shifters 910 are activated to give the light a change in frequency / wavelength (λ m / f m ). The light of the MZM 904 passes through the optical filter 908 via the output waveguide 906 to the individual MZM 904 reduce harmonics generated. In various embodiments, this is via the optical filter 908 emerging light wavelength / frequency (λ D -λ m / f D + f m ).

In verschiedenen Ausführungsformen verschiebt der optische Frequenzschieber (800, 900) die optische Frequenz des lokalen Oszillatorstrahls um bis zu etwa 115 Megahertz (Mhz). Der integrierte Dual I&Q MZM 804 ist in der Lage, ein breites Spektrum an optischen Verschiebungen zu erreichen, z.B. um mehr als 1 Gigahertz (GHz) bei gleichzeitig nur geringem Oberwellenpegel (d.h. < -20 dB). Häufig wird der integrierte Dual I&Q MZM 804 über den integrierten Single MZM und HighQ Ring Resonator Optical Filter 908 gewählt, obwohl sein Design komplexer ist.In various embodiments, the optical frequency shifter ( 800 , 900 ) the optical frequency of the local oscillator beam by up to about 115 megahertz (Mhz). The integrated Dual I&Q MZM 804 is able to achieve a wide range of optical shifts, for example by more than 1 gigahertz (GHz) with only a low harmonic level (ie <-20 dB). The integrated Dual I&Q MZM is often used 804 via the integrated Single MZM and HighQ Ring Resonator Optical Filter 908 chosen, although its design is more complex.

10 zeigt eine alternative Konfiguration 1000 von Freiraumoptik 204 und MEMS-Scanner 206 zur Verwendung mit dem Lidar-System 200, 2. Die Freiraumoptik beinhaltet die Kollimatorlinse 228, die Fokussierlinse 230, den optischen Zirkulator 232 und den Drehspiegel 234 wie in 2 dargestellt. Die Freiraumoptik beinhaltet weiterhin einen Drehspiegel 1002, der den gesendeten Lichtstrahl 102 vom optischen Zirkulator 232 auf den Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 und den reflektierten Lichtstrahl 104 vom Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 auf den optischen Zirkulator 232 lenkt. Der Drehspiegel kann das Licht aus der Ebene der Freiraumoptik ablenken und eine Vielzahl von Drehspiegeln in verschiedenen Ausführungsformen aufnehmen. 10th shows an alternative configuration 1000 of free space optics 204 and MEMS scanners 206 for use with the lidar system 200 , 2nd . The free-space optics include the collimator lens 228 who have favourited Focusing Lens 230 , the optical circulator 232 and the rotating mirror 234 as in 2nd shown. The open space optics also include a rotating mirror 1002 that the beam of light sent 102 from the optical circulator 232 on the mirror 236 of the MEMS scanner 206 and the reflected light beam 104 from the mirror 236 of the MEMS scanner 206 on the optical circulator 232 directs. The rotating mirror can deflect the light from the level of the open space optics and accommodate a variety of rotating mirrors in different embodiments.

11 zeigt eine alternative Konfiguration 1100 der Freiraumoptik 204 und des MEMS-Scanners 206 zur Verwendung mit dem Lidar-System 200, 2. Die Freiraumoptik beinhaltet eine einzelne Kollimations- und Fokussierlinse 1102, einen doppelbrechenden Keil 1104, einen Faraday-Rotator 1106 und einen Drehspiegel 1108. Die Kollimations- und Fokussierlinse 1102 kollimiert den in eine Richtung verlaufenden gesendeten Lichtstrahl 102 und fokussiert den in die entgegengesetzte Richtung verlaufenden reflektierten Lichtstrahl 104. Der doppelbrechende Keil 1104 ändert den Weg eines Lichtstrahls in Abhängigkeit von einer Polarisationsrichtung des Lichtstrahls. Der Faraday-Rotator 1106 beeinflusst die Polarisationsrichtungen der Lichtstrahlen. Aufgrund der Konfiguration des doppelbrechenden Keils 1104 und des Faraday-Rotors 1106 wird der gesendete Lichtstrahl 102 mit einer ersten Polarisationsrichtung auf den doppelbrechenden Keil 1104 und der reflektierte Lichtstrahl 104 auf den doppelbrechenden Keil 1104 mit einer zweiten Polarisationsrichtung, die sich von der ersten Polarisationsrichtung unterscheidet, im Allgemeinen durch eine 90-Grad-Drehung der ersten Polarisationsrichtung, aufgebracht. Somit kann der gesendeten Lichtstrahl 102 bei einer ersten Öffnung 1110 aus dem photonischen Chip austreten und am Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 in die gewählte Richtung abgelenkt werden. Unterdessen wird der reflektierte Lichtstrahl 104, der sich als gesendeten Lichtstrahl 102 am MEMS-Scanner 206 in die entgegengesetzte Richtung bewegt, in eine andere Richtung umgelenkt, die auf eine zweite Öffnung 1112 des photonischen Chips gerichtet ist. 11 shows an alternative configuration 1100 the open space look 204 and the MEMS scanner 206 for use with the lidar system 200 , 2nd . The free-space optics contain a single collimation and focusing lens 1102 , a birefringent wedge 1104 , a Faraday rotator 1106 and a rotating mirror 1108 . The collimation and focusing lens 1102 collimates the one-way transmitted light beam 102 and focuses the reflected light beam running in the opposite direction 104 . The birefringent wedge 1104 changes the path of a light beam depending on a polarization direction of the light beam. The Faraday rotator 1106 influences the polarization directions of the light rays. Due to the configuration of the birefringent wedge 1104 and the Faraday rotor 1106 becomes the transmitted light beam 102 with a first polarization direction on the birefringent wedge 1104 and the reflected beam of light 104 on the birefringent wedge 1104 with a second polarization direction that differs from the first polarization direction, generally by a 90 degree rotation of the first polarization direction. The transmitted light beam can thus 102 at a first opening 1110 emerge from the photonic chip and on the mirror 236 of the MEMS scanner 206 be distracted in the selected direction. Meanwhile, the reflected beam of light 104 that turns out to be a beam of light 102 on the MEMS scanner 206 Moved in the opposite direction, redirected to another direction, leading to a second opening 1112 of the photonic chip is directed.

Ein Drehspiegel 1108 lenkt den gesendeten Lichtstrahl 102 vom Faraday-Rotator 1106 auf den Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 und lenkt den reflektierten Lichtstrahl 104 vom Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 auf den Faraday-Rotator 1106. Der Drehspiegel 1008 kann das Licht aus der Ebene der Freiraumoptik ablenken und eine Vielzahl von Drehspiegeln in verschiedenen Ausführungsformen aufnehmen.A rotating mirror 1108 directs the transmitted light beam 102 from the Faraday rotator 1106 on the mirror 236 of the MEMS scanner 206 and directs the reflected light beam 104 from the mirror 236 of the MEMS scanner 206 to the Faraday rotator 1106 . The rotating mirror 1008 can deflect the light from the plane of the free-space optics and accommodate a variety of rotating mirrors in different embodiments.

12 zeigt ein multiphotonisches Chip-Lidarsystem 1200. Das Sichtfeld des multiphotonischen Chips Lidar-System 1200 ist größer als das Sichtfeld eines Lidar-Systems mit einem vergleichbaren einzelnen photonischen Chip. Das Lidar-System 1200 beinhaltet mindestens einen ersten photonischen Chip 1202a und einen zweiten photonischen Chip 1202b. Der erste photonische Chip 1202a erzeugt einen ersten gesendeten Lichtstrahl 102a und der zweite photonische Chip 1202b erzeugt einen zweiten gesendeten Lichtstrahl 102b. In anderen Ausführungsformen können mehr als zwei photonische Chips verwendet werden. 12th shows a multiphotonic chip lidar system 1200 . The field of view of the multiphotonic chip lidar system 1200 is larger than the field of view of a lidar system with a comparable single photonic chip. The lidar system 1200 includes at least a first photonic chip 1202a and a second photonic chip 1202b . The first photonic chip 1202a generates a first transmitted light beam 102a and the second photonic chip 1202b generates a second transmitted light beam 102b . In other embodiments, more than two photonic chips can be used.

Der erste gesendeten Lichtstrahl 102a wird unter einem ersten Einfallswinkel θ1 auf einen Spiegel 1212 eines MEMS-Scanners 1210 und der zweite gesendeten Lichtstrahl 102b auf den Spiegel 1212 unter einem zweiten Einfallswinkel θ2 gerichtet. Durch die Drehung des Spiegels ändern sich der erste Einfallswinkel θ1 und der zweite Einfallswinkel θ2 synchron oder in Abstimmung miteinander. So ändert sich auch der Reflexionswinkel für jeden gesendeten Lichtstrahl synchron. Da sich der erste Einfallswinkel θ1 vom zweiten Einfallswinkel θ2 unterscheidet, deckt die Kombination aus dem ersten gesendeten Lichtstrahl 102a und dem zweiten gesendeten Lichtstrahl 102b ein größeres Sichtfeld ab als das eines einzelnen photonischen Chips.The first beam of light sent 102a is at a first angle of incidence θ1 on a mirror 1212 a MEMS scanner 1210 and the second beam of light sent 102b on the mirror 1212 at a second angle of incidence θ 2 directed. The first angle of incidence changes due to the rotation of the mirror θ 1 and the second angle of incidence θ 2 synchronously or in coordination with each other. In this way, the angle of reflection for each transmitted light beam changes synchronously. Because the first angle of incidence θ 1 from the second angle of incidence θ 2 differs, covers the combination of the first transmitted light beam 102a and the second transmitted light beam 102b a larger field of view than that of a single photonic chip.

Der erste photonische Chip 1202a und der zweite photonische Chip 1202b können jeder der hierin offenbarten photonischen Chips sein, bei denen der gesendete Lichtstrahl und der reflektierte Lichtstrahl den gleichen optischen Weg, nur in entgegengesetzte Richtungen, am Spiegel 1212 zurücklegen.The first photonic chip 1202a and the second photonic chip 1202b can be any of the photonic chips disclosed herein in which the transmitted light beam and the reflected light beam share the same optical path, only in opposite directions, on the mirror 1212 return.

Der erste Einfallswinkel θ1 und der zweite Einfallswinkel θ2 können angepasst oder ausgewählt werden, um ein Sichtfeld auszuwählen. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Sichtfeld des ersten gesendeten Lichtstrahls 102a einen Teil des Sichtfeldes des zweiten gesendeten Lichtstrahls 102b überlappen. In anderen Ausführungsformen kann das Sichtfeld des ersten gesendeten Lichtstrahls 102a vom Sichtfeld des zweiten gesendeten Lichtstrahls 102b unterschieden werden, was eine Verdoppelung des Sichtfeldes ermöglicht. Durch die gemeinsame Nutzung des Strahlführungsmechanismus (z.B. des Spiegels 1212) können die Kosten für das Lidar-System 1200 reduziert werden.The first angle of incidence θ 1 and the second angle of incidence θ 2 can be adjusted or selected to select a field of view. In various embodiments, the field of view of the first transmitted light beam 102a part of the field of view of the second transmitted light beam 102b overlap. In other embodiments, the field of view of the first transmitted light beam 102a from the field of view of the second transmitted light beam 102b can be distinguished, which enables a doubling of the field of view. By sharing the beam steering mechanism (e.g. the mirror 1212 ) the cost of the lidar system 1200 be reduced.

Ein Prozessor 1220 kann Signale von jedem der photonischen Chips 1202a und 1202b (oder von ihren jeweiligen Photodetektoren) verarbeiten und Parameter für Objekte in ihren jeweiligen Sichtfeldern bestimmen. Der Prozessor 1220 kann dann eine Kombination der Parameter verwenden, um Daten über Objekte über das gesamte Sichtfeld zu erhalten, die vom ersten photonischen Chip 1202a und dem zweiten photonischen Chip 1202b gescannt wurden, einschließlich Entfernungsmessungen, Azimut-, Höhen- und Dopplermessungen.A processor 1220 can receive signals from each of the photonic chips 1202a and 1202b (or from their respective photodetectors) and determine parameters for objects in their respective fields of view. The processor 1220 can then use a combination of the parameters to obtain data about objects across the entire field of view, from the first photonic chip 1202a and the second photonic chip 1202b were scanned, including range measurements, azimuth, altitude and Doppler measurements.

13 zeigt ein Gesamtsichtfeld 1300 und Scanmusterergebnisse aus der Verwendung des multiphotonischen Chip-Lidarsystems 1200 aus 12. Das gesamte Sichtfeld 1300 beinhaltet ein erstes Sichtfeld 1302 und ein zweites Sichtfeld 1304 und ist doppelt so groß wie ein Lidarsystem mit einem einzelnen photonischen Chip. Ein erstes Abtastmuster 1306 des ersten gesendeten Lichtstrahls über das erste Sichtfeld 1302 bewegt sich synchron mit einem zweiten Abtastmuster 1308 des zweiten gesendeten Lichtstrahls über das zweite Sichtfeld 1304. In verschiedenen Ausführungsformen sind das erste Sichtfeld 1302 und das zweite Sichtfeld 1304 voneinander getrennt. 13 shows an overall field of view 1300 and scan pattern results from the use of the multiphotonic chip lidar system 1200 out 12th . The entire field of vision 1300 includes a first field of vision 1302 and a second field of view 1304 and is twice the size of a lidar system with a single photonic chip. A first scan pattern 1306 of the first transmitted light beam over the first field of view 1302 moves in sync with one second scan pattern 1308 of the second transmitted light beam over the second field of view 1304 . In various embodiments, the first field of view 1302 and the second field of view 1304 separated from each other.

In wird darauf hingewiesen, dass die Reflexionen der einzelnen Lichtstrahlen die Wege ihrer jeweiligen gesendeten Lichtstrahlen verfolgen, nur umgekehrt. Daher können die auf dem ersten photonischen Chip 1202a erhaltenen Daten, 12 zum Bestimmen von Parametern eines Objekts im ersten Sichtfeld 1302 und die auf dem zweiten photonischen Chip 1202b erhaltenen Daten verwendet werden, 12 kann zum Bestimmen eines Parameters eines Objekts im zweiten Sichtfeld 1304 verwendet werden.In it is pointed out that the reflections of the individual light beams follow the paths of their respective transmitted light beams, only vice versa. Therefore, those on the first photonic chip 1202a received data, 12th to determine parameters of an object in the first field of view 1302 and the one on the second photonic chip 1202b received data are used 12th can be used to determine a parameter of an object in the second field of view 1304 be used.

Obwohl die vorstehende Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, wird von den Fachleuten verstanden, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente durch Elemente davon ersetzt werden können, ohne von ihrem Umfang abzuweichen. Darüber hinaus können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne vom wesentlichen Umfang der Offenbarung abzuweichen. Daher ist beabsichtigt, dass sich die vorliegende Offenbarung nicht auf die einzelnen offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern alle in den Anwendungsbereich fallenden Ausführungsformen umfasst.Although the above disclosure has been described with reference to exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes can be made and equivalents can be replaced by elements thereof without departing from their scope. In addition, many changes can be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the disclosure without departing from the essential scope of the disclosure. It is therefore intended that the present disclosure is not restricted to the individual disclosed embodiments, but rather encompasses all embodiments falling within the scope.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 62740136 [0001]US 62740136 [0001]

Claims (11)

Beansprucht wird:The following are claimed: Ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts, umfassend: Richten eines ersten gesendeten Lichtstrahls über einen Spiegel von einem ersten photonischen Chip über ein erstes Sichtfeld; Richten eines zweiten gesendeten Lichtstrahls über den Spiegel von einem zweiten photonischen Chip über ein zweites Sichtfeld, wobei sich das Objekt in mindestens einem aus der Gruppe von erstem Sichtfeld und zweitem Sichtfelds befindet; und Bestimmen eines Parameters des Objekts aus mindestens einem aus der Gruppe von einer ersten Reflexion, die sich auf den ersten gesendeten Lichtstrahl aus dem ersten Sichtfeld bezieht, und einer zweiten Reflexion, die sich auf den zweiten gesendeten Lichtstrahl aus dem zweiten Sichtfeld bezieht.A method of capturing an object comprising: Directing a first transmitted light beam over a mirror from a first photonic chip over a first field of view; Directing a second transmitted light beam over the mirror from a second photonic chip over a second field of view, the object being in at least one of the group of first field of view and second field of view; and Determining a parameter of the object from at least one of the group of a first reflection, which relates to the first transmitted light beam from the first field of view, and a second reflection, which relates to the second transmitted light beam from the second field of view. Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend. Empfangen der ersten Reflexion über den Spiegel an dem ersten photonischen Chip; und Empfangen der zweiten Reflexion über den Spiegel an dem zweiten photonischen Chip.The procedure after Claim 1 , further comprehensive. Receiving the first reflection on the mirror at the first photonic chip; and receiving the second reflection via the mirror on the second photonic chip. Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Oszillieren des Spiegels, um den ersten gesendeten Lichtstrahl über das erste Sichtfeld und den zweiten gesendeten Lichtstrahl über das zweite Sichtfeld abzutasten.The procedure after Claim 1 , further comprising oscillating the mirror to scan the first transmitted light beam over the first field of view and the second transmitted light beam over the second field of view. Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Drehen des Spiegels in Bezug auf zwei Achsen.The procedure after Claim 1 , further comprising rotating the mirror with respect to two axes. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste gesendete Lichtstrahl in einem ersten Einfallswinkel auf den Spiegel und der zweite gesendete Lichtstrahl in einem zweiten Einfallswinkel auf den Spiegel trifft.The procedure after Claim 1 , wherein the first transmitted light beam hits the mirror at a first angle of incidence and the second transmitted light beam hits the mirror at a second angle of incidence. Ein Lidarsystem, umfassend: einen ersten photonischen Chip, der eingerichtet ist, um einen ersten gesendeten Lichtstrahl zu erzeugen; einen zweiten photonischen Chip, der eingerichtet ist, um einen zweiten gesendeten Lichtstrahl zu erzeugen; und einen Spiegel, der eingerichtet ist, um den ersten gesendeten Lichtstrahl und den zweiten gesendeten Lichtstrahl zu empfangen und den ersten gesendeten Lichtstrahl über ein erstes Sichtfeld und den zweiten gesendeten Lichtstrahl über ein zweites Sichtfeld zu richten, wobei sich ein Objekt in mindestens einem Sichtfeld aus der Gruppe von dem ersten Sichtfeld und dem zweiten Sichtfeld befindet; und einen Prozessor, der eingerichtet ist, um einen Parameter des Objekts aus mindestens einem aus der Gruppe von einer ersten Reflexion, die sich auf den ersten gesendeten Lichtstrahl aus dem ersten Sichtfeld bezieht, und einer zweiten Reflexion, die sich auf den zweiten gesendeten Lichtstrahl aus dem zweiten Sichtfeld bezieht, zu bestimmen.A lidar system comprising: a first photonic chip configured to generate a first transmitted light beam; a second photonic chip configured to generate a second transmitted light beam; and a mirror that is configured to receive the first transmitted light beam and the second transmitted light beam and to direct the first transmitted light beam over a first field of view and the second transmitted light beam over a second field of view, wherein an object is located in at least one field of view Group of the first field of view and the second field of view is located; and a processor configured to determine a parameter of the object from at least one of a group of a first reflection, which relates to the first transmitted light beam from the first field of view, and a second reflection, which relates to the second transmitted light beam from the second field of view. Das Lidar-System nach Anspruch 6, wobei der Spiegel die erste Reflexion auf den ersten photonischen Chip und die zweite Reflexion auf den zweiten photonischen Chip richtet.The lidar system after Claim 6 , wherein the mirror directs the first reflection onto the first photonic chip and the second reflection onto the second photonic chip. Das Lidarsystem nach Anspruch 6, wobei der Spiegel zum Oszillieren eingerichtet ist, um den ersten gesendeten Lichtstrahl über das erste Sichtfeld und den zweiten gesendeten Lichtstrahl über das zweite Sichtfeld abzutasten.The lidar system after Claim 6 , wherein the mirror is configured to oscillate to scan the first transmitted light beam over the first field of view and the second transmitted light beam over the second field of view. Das Lidarsystem nach Anspruch 6, wobei der Spiegel eine Komponente eines mikroelektromechanischen (MEMS) Scanners ist und in Bezug auf zwei Achsen drehbar ist.The lidar system after Claim 6 wherein the mirror is a component of a microelectromechanical (MEMS) scanner and is rotatable with respect to two axes. Das Lidarsystem nach Anspruch 6, wobei der erste gesendete Lichtstrahl in einem ersten Einfallswinkel auf den Spiegel und der zweite gesendete Lichtstrahl in einem zweiten Einfallswinkel auf den Spiegel trifft.The lidar system after Claim 6 , wherein the first transmitted light beam hits the mirror at a first angle of incidence and the second transmitted light beam hits the mirror at a second angle of incidence.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024032243A1 (en) * 2022-08-12 2024-02-15 安徽蔚来智驾科技有限公司 Lidar system and vehicle

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